Clostridioides difficile

Clostridioides difficile (sin. Clostridium difficile) ciddi ishal enfeksiyonlarına neden olduğu bilinen bir bakteridir ve kolon kanserine de neden olabilir. C. difficile veya C. diff olarak da bilinir ve spor oluşturan Gram-pozitif bir bakteri türüdür. Clostridioides türleri anaerobik, hareketli bakterilerdir, doğada her yerde bulunurlar ve özellikle toprakta yaygındırlar. Vejetatif hücreleri çubuk şeklinde, pleomorfiktir ve çiftler ya da kısa zincirler halinde bulunur. Mikroskop altında, terminal uçlarında bir çıkıntıya sahip (subterminal sporlar oluşturur) uzun, düzensiz (genellikle tambur çubuğu veya iğ şeklinde) hücreler olarak görünürler. Gram boyama altında, C. difficile hücreleri Gram-pozitiftir ve oksijen yokluğunda insan vücut sıcaklığında kanlı agarda optimum büyüme gösterir. C. difficile katalaz- ve süperoksit dismutaz-negatiftir ve üç tip toksin üretir: enterotoksin A, sitotoksin B ve Clostridioides difficile transferaz. Stres koşulları altında bakteri, aktif bakterilerin tolere edemediği aşırı koşulları tolere edebilen sporlar üretir.

Clostridioides difficile yeni ortaya çıkan önemli bir insan patojenidir; CDC'ye göre 2017 yılında ABD'de hastanede yatan hastalarda 223.900 vaka ve 12.800 ölüm görülmüştür. C. difficile yaygın olarak hastane ve antibiyotik ilişkili bir patojen olarak bilinse de enfeksiyonların en fazla üçte biri hastanelerdeki enfekte bir kişiden bulaşmaya bağlanabilir ve sadece az sayıda antibiyotik, vankomisin, klindamisin, florokinolonlar ve sefalosporinler gibi yüksek C. difficile enfeksiyonu (CDI) gelişme riski ile doğrudan ilişkilidir. Enfeksiyonların büyük çoğunluğu hastane dışında edinilmektedir ve antibiyotiklerin çoğu, dışkı yumuşatıcıları kullanmak ve lavman yaptırmak gibi antibiyotik olmayan birçok risk faktörüne benzer şekilde yüksek enfeksiyon riskine sahiptir.

Clostridioides difficile insan kolonunda hastalığa neden olmadan da yerleşebilir. İlk tahminler C. difficile'nin yetişkin nüfusun %2-5'inde mevcut olduğunu gösterse de Gastrointestinal rahatsızlık öyküsü olmayan bireylerin asemptomatik taşıyıcı olmaları pek olası görünmemektedir. Bu taşıyıcıların önemli bir enfeksiyon rezervuarı olduğu düşünülmektedir.

Taksonomi
Tür, 2016 yılında Clostridium cinsinden Clostridioides cinsine aktarılmış ve böylece Clostridioides difficile binom adı verilmiştir. Bu yeni isim, bu tür ile Clostridium cinsi üyeleri arasındaki taksonomik farklılıkları yansıtırken, yaygın adı C. diff olarak korunmuştur.

İnsan patojeni
Patojenik C. difficile suşları birden fazla toksin üretir. En iyi karakterize edilenler enterotoksin (C. difficile toksin A) ve sitotoksindir (C. difficile toksin B), her ikisi de enfekte hastalarda ishal ve inflamasyona (C. difficile koliti) neden olabilir, ancak bunların göreceli katkıları tartışmalıdır. İshal, birkaç günlük bağırsak sıvısı kaybından, kolonda yoğun iltihaplanma ve bağırsak mukozal yüzeyinde psödomembran oluşumu ile ilişkili hayatı tehdit eden psödomembranöz kolite kadar değişebilir. Ayrıca ikili bir toksin (AB toksini) vardır, ancak hastalıktaki rolü tam olarak anlaşılamamıştır.

Ek virülans faktörleri arasında insan kolon hücrelerine bağlanmaya aracılık eden bir yapışma faktörü ve bir hyaluronidaz bulunmaktadır. Bakteri ayrıca çevresindeki diğer mikropların büyümesini engelleyen ve normal insan bağırsak florasına üstün gelmesini sağlayan kimyasal para-kresol üretir.

Antimikrobiyal direnç
C. diff enfeksiyonlarının antibiyotik tedavisi, hem antibiyotik direnci hem de bakterinin fizyolojik faktörleri (spor oluşumu, psödomembranın koruyucu etkileri) nedeniyle zor olabilir. Atlanta'daki ABD Hastalık Kontrol Merkezleri, virülans, antibiyotik direnci ya da her ikisine birden sahip bir salgın türünün ortaya çıkabileceği konusunda uyarıda bulunmuştur. CDI tedavisinde ilk tercih edilen antimikrobiyal ilaç olan metronidazol gibi diğer antibiyotiklere karşı direnç, klinik izolatların %12'sine kadarında gözlenmiştir, bu nedenle çeşitli antibiyotiklerle tedavi devam ettikçe, C. difficile popülasyonlarında daha çeşitli ve daha güçlü dirençler gelişmeye devam edecek ve etkili tedavi girişimlerini daha da karmaşık hale getirecektir.

C. difficile sporları yüksek konsantrasyonlarda çamaşır suyu da dahil olmak üzere birçok dezenfektana direnç gösterdiğinden, hastanelerdeki yüzeylerin dezenfekte edilmesi de zor olabilir.

Bulaşma
Clostridioides difficile, insan veya hayvandan insana fekal-oral yolla bulaşır ve dışkı ile atılır. Organizma, alkol bazlı el temizleyicileri veya rutin yüzey temizliği ile öldürülemeyen ısıya dayanıklı, havaya toleranslı sporlar oluşturur, böylece bu sporlar klinik ortamlarda uzun süre hayatta kalır. Dışkı ile kontamine olan herhangi bir yüzey, cihaz veya malzeme (örneğin tuvaletler, banyo küvetleri ve elektronik rektal termometreler) C. difficile sporları için bir rezervuar görevi görebilir ve C. difficile sporları yüzeylerde uzun süre yaşayabilir. Bu nedenle bakteri neredeyse her yüzeyden kültürlenebilir. Sporlar yutulduktan sonra, asit dirençleri mideden zarar görmeden geçmelerini sağlar. Safra asitlerine maruz kaldıklarında çimlenir ve kolonda vejetatif hücreler halinde çoğalırlar. Sonuç olarak, Dünya Sağlık Örgütü sporların yayılmasını sınırlamak için alkol solüsyonlarına ek olarak sabun kullanılmasını savunmaktadır. C. diffiicile'nin DNA metiltransferaz CamA'sının inaktivasyonundan sonra sporlanmanın önemli ölçüde azaldığı gösterilmiştir, bu da bu bakteriyi spesifik bir şekilde inhibe edebilecek bir ilaç geliştirme olasılığını artırmaktadır.

Kolonizasyona yatkınlık gıda zehirlenmesi, Crohn hastalığı veya müshil kullanımı gibi ishalli hastalıklar tarafından tetikleniyor gibi görünmektedir; C. difficile sporlarına maruz kalan ishalli hastalık öyküsü olmayan kişiler mutlaka taşıyıcı olmayacaktır.

2015 yılında CDC tarafından yapılan bir çalışmada C. diff'in 2011 yılında neredeyse yarım milyon Amerikalıyı etkilediği ve 29.000 kişinin ölümüne neden olduğu tahmin edilmiştir. Çalışma, vakaların %40'ının bakım evlerinde veya toplum sağlığı ortamlarında, %24'ünün ise hastanelerde başladığını tahmin etmektedir.

Clostridioides difficile insan sindirim sisteminde yaygındır. Bununla birlikte, zayıf bir rakiptir ve sindirim sistemindeki diğer bakteriler tarafından besin maddeleri için genellikle geride bırakılır. Sonuç olarak, C. difficile yönetilebilir bir sayıda tutulur. Bir antibiyotiğin aniden verilmesi mikrobiyomu bozarsa, C. difficile rakiplerinin çoğunun öldürülmesinin bir sonucu olarak büyüyebilir. Kuluçka süresi 5-10 gündür ve antibiyotik ilişkili ishal için antibiyotik tedavisini takiben 1 gün ile haftalar arasında değişir. Ayrıca, küçük çocuklarda yüksek toksin seviyelerine sahip C. difficile taşıyıcılığı yaygındır, ancak hastalık nadirdir. Toksinlerden birinin ya da her ikisinin birden üretilmesi semptomların ortaya çıkması için her zaman yeterli değildir.

Belirtiler ve semptomlar
C. difficile enfeksiyonunun belirtileri arasında ishal (günde en az üç gevşek bağırsak hareketi), dehidrasyon, şiddetli olabilen karın ağrısı, iştah kaybı ve mide bulantısı yer alır.

Patofizyoloji
C. difficile oral-fekal yolla bulaşır ve çoğu sporlar yoluyla çoğalır. Bu sporların çimlenmesi, germinant reseptör CspC tarafından algılanan taurocholate gibi karaciğerdeki birincil safra asitlerini algılama yeteneğine bağlıdır. İkincil safra asitleri kolondaki bu süreçleri engelleyebilir. Sporlar, konakçı mikrobiyotasında antibiyotik kaynaklı değişimlerle büyüyebilir ve bağırsakta kolonize olabilir. C. difficile, kolon mukozasını bozmak için CWp84 gibi mukolitik enzimler salgılar. Bu sporlar aynı zamanda kolon hücrelerine de yapışabilmektedir. Ayrıca C. difficile, siklik-di-GMP tarafından düzenlenen bir süreç olan hareketli ve hareketsiz fazlar arasında geçiş yapabilen hareketli bir bakteridir. Bunun da ötesinde, C. difficile biyofilm oluşturma ve hücreden hücreye sinyal verme yeteneğine sahiptir. C. difficile genellikle sağlık çalışanlarının elleri aracılığıyla diğer hastalardan veya genel hastane ortamından aktarılır ve patojenin yutulmasıyla edinilir. Sporlar mide asiditesine direnç gösterir ve ince bağırsakta vejetatif formlarına dönüşürler. C. difficile, asemptomatik olmaktan şiddetli kolit ve ölüme kadar geniş bir yelpazede klinik belirtiler gösterebilir. Bu nedenle, C. difficile ABD'de en yaygın görülen sağlık hizmeti enfeksiyonudur ve ciddi sağlık riskleri ve önemli bakım maliyetleri oluşturmaktadır.

Konak bağışıklık tepkisi
C. difficile'nin salgıladığı A (TcdA) ve B (TcdB) toksinleri, antikorlar ve T hücreleri tarafından tanınan immünojenik antijenler içerir. Bununla birlikte, anti-TcdA ve -TcdB IgG antikorlarının seviyeleri sağlıklı bireyleri C. difficile enfeksiyonu olan hastalardan ayırt edememiştir, bu da sınırlı klinik kullanıma sahip oldukları anlamına gelmektedir. Yakın zamanda yapılan çalışmalar, bu toksinlerin aynı zamanda yardımcı CD4+ T hücreleri tarafından, ağırlıklı olarak da sağlıklı bir bağırsak ortamının sürdürülmesinde önemli olan Th17 yardımcı hücreleri tarafından tanındığını göstermiştir, ancak şiddetli enfeksiyonu olan hastalarda bu hücreler bozulmuştur. İlginç bir şekilde, şiddetli C. difficile enfeksiyonu olan bireyler, hafif enfeksiyonu olanlara kıyasla önemli ölçüde daha fazla toksine özgü T hücresine sahipti, bu da T hücrelerinin bu enfeksiyonla mücadelede önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Bu bağışıklık tepkisi mikroRNA ifadesini daha da düzensizleştirebilir. Bu durum, ağır hastalığı olan hastaların fekal mikrobiyota naklini takiben toksine özgü Th17 hücrelerinin ve mikroRNA ekspresyonunun iyileşmesiyle daha da kanıtlanmıştır. Yeni bulgular, interlökin-10 kaybının, bir konağın C.difficile enfeksiyonuna verdiği yanıtta önemli olduğu tespit edilen daha yüksek interlökin-22 seviyelerine karşılık geldiğini göstermektedir. Dolayısıyla, IL-10 eksikliği konağın patojene karşı savunmasını artırabilir. Bu, tedaviler için gelecekteki araştırmalarda özellikle ilgi çekici olabilir.

Tanı
Kötü kokulu ishal nedeniyle genellikle C. difficile enfeksiyonundan şüphelenilir, ancak bu durum hastada CDI olup olmadığını doğrulamaz. Bir CDI'yı doğrulamak için, bir sitotoksin tahlili dışkı eluatında hücrenin toksin B (ToxB) sitotoksisitesini tespit eder. C. difficile toksininin varlığı, anti-toksin antikorlarının sitotoksik etkiyi nötralize etmesiyle doğrulanır. C. difficile suşları sitotoksin tahlili yapılmadan önce de kültürlenebilir. Bu kültürler toksin üretebilen C. difficile suşunu tespit eder. Bununla birlikte, bu enzim immünoassayleri hızlı geri dönüşleri, düşük maliyetleri ve basitlikleri nedeniyle daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, toksijenik dışkı kültürlerine göre daha düşük hassasiyet gösterirler. PCR testleri, toksijenik dışkı kültürüne göre daha kısa bir geri dönüş süresine ve daha yüksek bir hassasiyet aralığına sahiptir. PCR tabanlı bir tahlil kullanmak, asemptomatik hastaların tespit edilmesini önlemeye yardımcı olur. Vankomisin rejimi, daha yüksek etkinliği, güvenlik profili ve daha düşük nüks oranları nedeniyle geleneksel metronidazol kullanımının yerini almıştır. Vankomisini tolere edemeyen hastalarda, fidaksomisin benzer etkinlik ve vankomisine göre daha düşük nüks oranlarıyla kabul edilebilir bir seçenektir. Fulminan CDI vakalarında, parenteral metronidazol artı oral vankomisin veya fidaksomisin ile adjuvan tedavi önerilmektedir.

Metronidazol veya vankomisin ile primer enfeksiyon tedavisini başarıyla tamamlayan hastaların yaklaşık %15-30'unda nüks görülecektir. Bu hastaların yaklaşık %40'ı tekrarlayan C. difficile enfeksiyonu geçirmeye devam edecektir. C. difficile'nin ilk nüksetmesi genellikle birincil enfeksiyonu tedavi etmek için kullanılan antibiyotikle tedavi edilir. Sonraki enfeksiyonlar metronidazol ile tedavi edilmemelidir. Bazen, 10 günlük standart bir oral vankomisin kürü işe yaramayacaktır. Bu durumlarda, vankomisinin azaltılması tercih edilen tedavidir. Hastalar enfeksiyonun ciddiyetine bağlı olarak 3 aya kadar bir süre boyunca azalan dozlarda vankomisin alırlar.

Üç nüksetmeden sonra hastalar dar spektrumlu bir antibiyotik olan oral fidaksomisin ile tedavi edilebilir. Olağan dozaj 10 gün boyunca günde iki kez 200 mg'dır. Fidaksomisinin şiddetli CDI için vankomisinden daha üstün olduğu düşünülmektedir. Fidaksomicin ile tedavinin en büyük dezavantajı ilaç maliyetidir. 10 günlük bir kür 3500 ABD dolarına kadar mal olabilir. Bir hasta kötüleşiyorsa veya ciddi komplike hastalığa ilerliyorsa, intravenöz tigesiklin eklenmesi dikkate alınmalıdır. Nüks riski yüksek olan hastalar, monoklonal antikor bezlotoksumabın standart tedaviye eklenmesinden de fayda görebilirler.

Geleneksel antibiyotik tedavisine yanıt vermeyen hastalar fekal mikrobiyota nakli (FMT) için uygun olabilir. Sağlık hizmeti sağlayıcıları, sağlıklı bir kişiden alınan dışkıyı tekrarlayan CDI'lı bir hastanın kolonuna aktarabilir. Bu işlem, yaklaşık %93 iyileşme oranıyla şiddetli CDI için en başarılı tedavidir. Dışkı naklinin çocuklar ve genç yetişkinler için de etkili ve güvenli bir tedavi seçeneği olduğu görülmüştür. FMT ile tedavi edilen hastalarda CDI nüks oranları genellikle düşüktür, yaklaşık %19'dur, bu da kronik CDI vakalarının tedavisinde çok etkili olmasını sağlar. Bununla birlikte, bazı vakalarda inflamatuar bağırsak hastalığının alevlenmesi tedavinin olası bir yan etkisidir. Mikrobiyota temelli tedavilerin enfeksiyonu temizlemedeki başarısı değerlendirilirken konakçı bağışıklık sisteminin durumu önemlidir. FMT'nin uzun vadeli etkileri bilinmemektedir, çünkü prosedür sadece 2013'ten beri tekrarlayan CDI için FDA onaylıdır ve nispeten az sayıda prosedür gerçekleştirilmiştir. Transplantasyon bir seçenek değilse kolonun enfekte olmuş kısmının çıkarılması CDI'yı tedavi edebilir.

Korunma
C. difficile enfeksiyonu, sindirim ve aside dirençli sporlar yoluyla fekal-oral yolla yayılır. Sağlık çalışanlarının ellerini sabun ve ılık suyla iyice yıkamasını içeren uygun el hijyeni, sporların uzaklaştırılması için hayati önem taşımaktadır. Ayrıca, akut ishali olan hastaların izole edilmesi sporların hastane içinde yayılmasını önleyebilir. CDI'ları önlemenin bir başka yolu da C. difficile hastalarıyla etkileşime girerken kişisel koruyucu ekipman kullanmaktır. Ayrıca, hasta odalarında günlük çevresel sporisidal dezenfeksiyon ile CDI bulaşması önlenebilir. Ayrıca, antibiyotik tedavisinin süresinin kısaltılması da hastanelerdeki CDI oranlarını düşürmektedir.

Suşlar
2005 yılında moleküler analiz, restriksiyon endonükleaz analizi ile grup BI, darbeli alan jel elektroforezi ile Kuzey Amerika darbe alan tipi NAP1 ve ribotip 027 olarak karakterize edilen C. difficile suş tipinin tanımlanmasını sağlamıştır; farklı terminoloji epidemiyolojik tiplendirme için kullanılan baskın teknikleri yansıtmaktadır. Bu suş C. difficile BI/NAP1/027 olarak adlandırılmaktadır.

İki suş, RT078 ve RT027 ribotipleri, düşük konsantrasyonlarda trehaloz şekeriyle yaşayabilir; her iki suş da 2000'lerin başında trehalozun bir gıda katkı maddesi olarak piyasaya sürülmesinden sonra daha yaygın hale gelmiş ve böylece diyetle trehaloz alımı artmıştır.

Genom
Bir C. difficile suşunun ilk tam genom dizisi 2005 yılında İngiltere'deki Sanger Enstitüsü tarafından yayınlanmıştır. Bu, 1982 yılında İsviçre'de izole edilen virülan ve çoklu ilaca dirençli bir tür olan 630 türüne aitti. Sanger Enstitüsündeki bilim insanları, 454 Life Sciences ve Illumina'nın yeni nesil dizileme teknolojilerini kullanarak yaklaşık 30 C. difficile izolatının genomlarını diziledi.

Montreal'deki McGill Üniversitesindeki araştırmacılar 2005 yılında ultra yüksek verimli dizileme teknolojisini kullanarak son derece virülan Quebec C. difficile türünün genomunu diziledi. Testler, dizileme için parçalara ayrılmış olan bakteri genomunun 400.000 DNA paralel dizileme reaksiyonunun yapılmasını içeriyordu. Bu diziler, tam bir genom dizisi oluşturmak için hesaplamalı olarak birleştirildi.

2012 yılında Oxford Üniversitesindeki bilim insanları, Illumina'nın yeni nesil dizileme teknolojilerini kullanarak Oxfordshire'da dört yıl boyunca ortaya çıkan 486 vakadan C. difficile genomlarını diziledi.

Epigenom
Clostridioides difficile, çoğunluğu 6mA tipine ait olmak üzere şimdiye kadar bildirilen 17 yüksek kaliteli metilasyon motifi ile oldukça çeşitli bir epigenoma sahiptir. Bu motiflerden biri olan CAAAAA'daki metilasyonun, C. difficile hastalığının bulaşmasında önemli bir adım olan sporülasyonun yanı sıra hücre uzunluğu, biyofilm oluşumu ve konak kolonizasyonunu etkilediği gösterilmiştir. Hem çevresel hem de klinik olarak türetilmiş C. difficile suşları çeşitli ve yaygın bir dizi profaj taşımaktadır.

Kaynakça
Dış bağlantılar
Clostridium difficile'nin tip suşu, BacDive